8.3金属资源的利用和保护（考点解读）（原卷版）2

8.3金属资源的利用和保护（考点解读）（原卷版）一、一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁是一个非常重要的典型实验，具体的有关内容如下：

1、化学反应方程式是Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2。

2、实验装置如图所示：．

3、实验步骤是：（1）反应前，先通一段时间一氧化碳，然后再加热（目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气，防止一氧化碳与其中的空气混合后，被点燃发生爆炸）；（2）反应后，先撤走并熄灭酒精灯，等固体冷却后再停止通一氧化碳（目的是防止石灰水倒吸到玻璃管内，使其炸裂；也为了使固体冷却，防止刚还原出来的铁再次被氧化）。

4、实验现象是红棕色的粉末逐渐变为黑色粉末，澄清石灰水逐渐变浑浊（如果点燃尾气，能够燃烧并发出蓝色火焰）．

5、尾气处理：由于一氧化碳有毒，如果直接排放到空气中，会造成污染；所以在有关一氧化碳的实验时，都需要注意尾气的处理，常用点燃或收集的方法：①点燃，使CO变成无毒的CO2；②在导管末端系一个气球或用排水法将尾气收集起来。6、酒精喷灯的作用是提供高温（如果用酒精灯，则加金属网罩，金属网罩可以集中火焰，提高温度）二、铁和常见金属的冶炼方法1、常见的矿石：赤铁矿:主要成分Fe2O3；磁铁矿:主要成分Fe3O4；铝土矿:主要成分Al2O3；2、工业上炼铁设备：高炉（1）炼铁的原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气（2）反应原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2（3）焦炭的作用：=1\*GB3①提供热量（C+O2CO2）；=2\*GB3②生成CO（C+CO22CO）（焦炭虽具有还原性，但是CO气体具有流动性，与铁矿石接触更充分）（4）石灰石的作用：将矿石中的二氧化硅变为炉渣。（5）生产产物：生铁（具有较多杂质），密度大于炉渣，故出铁口在出渣口下方。（6）高炉气体的主要成分：N2、CO、CO2等；处理方法：收集后集中处理，或工业生产中常用于制煤气。3、常见金属的冶炼方法主要有以下5种：

（1）电解法，主要使用于金属活动顺序表中钠至铝之间的金属的冶炼；例如，钠的冶炼：2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑；镁的冶炼：MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑；铝的冶炼：2Al2O3（熔融）4Al+3O2↑；

（2）热还原法，主要使用于金属活动顺序表中锌至铜之间的金属的冶炼；例如①用H2作还原剂（优点：得到的金属较纯，污染小，但价格较贵），如H2+CuO≜Cu+H2O；②用C（焦炭、木炭）、CO作还原剂（火法冶金；缺点：易混入杂质，污染空气），如C+2CuO2Cu+CO2↑、CO+CuO≜Cu+CO2，C+ZnOZn+CO↑（我国是世界上冶炼锌最早的国家，明朝宋应星在《天工开物》一书中有记载），3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑、3CO+Fe2O32Fe+3CO2；③用Al作还原剂（铝热剂）冶炼难熔的金属，如2Al+Fe2O32Fe+Al2O3；④用Na、Mg等活泼金属作还原剂冶炼Ti等现代的有色金属，即4Na+TiCl4（熔融）Ti+4NaCl、2Mg+TiCl4（熔融）Ti+2MgCl2（钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料）；

（3）加热法（即用加热其氧化物或锻烧其硫化物的方法），主要使用于Hg、Ag等不活泼金属的冶炼；如：2HgO≜Hg+O2↑、HgS+O2≜Hg+SO2↑、2Ag2O≜4Ag+O2↑；

（4）置换法（湿法冶金），即根据金属的活动性顺序表的应用，利用排在金属活动性顺序中前面的金属把排在后面的金属从其盐溶液里置换出来；例如，Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；2Al+3CuSO4=Al2（SO4）3+3Cu；

（5）物理提取法，主要使用于提取Pt、Au等极不活泼的金属，由于它们在自然界中以单质形式存在，且密度很大，用多次淘洗法去掉矿粒、泥沙等杂质，便可得到。三、金属锈蚀的条件及金属的防护1、金属锈蚀的条件是金属要与水、空气中氧气或二氧化碳等接触；初中阶段主要是指金属铁的锈蚀条件，即铁与氧气、水同时接触就会生锈；2、防止铁制品生锈（即铁锈蚀的防护）的常用措施主要有如下：

（1）用完铁制品后及时擦洗干净，置于干燥的环境，保持其表面的洁净、干燥；

（2）在铁制品表面涂上一层保护膜；例如，机械零件等表面涂油，家用电器、自行车车架、钢窗等表面刷漆，等等；

（3）在铁制品表面进行烤蓝、煮黑等处理（使其表面形成一层致密的四氧化三铁薄膜）；例如，锯条、链条等；

（4）在铁制品表面镀上一层其他金属；例如，自行车车把、钢圈以及门把手和水龙头等表面上，经常镀锌、锡或铬等；

（5）改变铁制品的内部结构，将其制成不锈钢等合金。四、金属的回收利用和金属资源的保护1、金属的回收利用是指将一些废弃的金属材料通过不同的渠道汇集起来，再加工再利用，如图所示：

2、金属的回收利用的重要性表现在以下两个方面：

（1）节约能源：回收利用废旧金属，不仅可以节约金属资源；而且还可以节约冶炼金属时所用到的大量的煤等化石燃料和铁矿石等矿石资源；

（2）减少污染：回收利用废旧金属，不仅可以减少金属废弃后形成的镉、汞等引起的水和土壤污染，以及人和动植物的危害；而且还可以减少重新冶炼这些金属时燃烧燃料和生产过程形成的空气污染等）。

3、金属资源的保护主要有以下四种措施：

（1）减缓或防止金属的腐蚀，常用的方法有：①用完铁制品后及时擦洗干净，置于干燥的环境，保持其表面的洁净、干燥；②在铁制品表面涂上一层保护膜．例如，机械零件等表面涂油，家用电器、自行车车架、钢窗等表面刷漆，等等；③在铁制品表面进行烤蓝、煮黑等处理（使其表面形成一层致密的四氧化三铁薄膜）．例如，锯条、链条等；④在铁制品表面镀上一层其它金属．例如，自行车车把、钢圈以及门把手和水龙头等表面上，经常镀锌、锡或铬等；⑤改变铁制品的内部结构，将其制成不锈钢等合金。

（2）回收利用废旧金属，这样不仅可以节约金属资源，而且还可以减少对环境的污染；

（3）有计划、合理地开采矿物，严禁不顾国家利益的乱采矿；

（4）寻找金属的代用品，例如，现在经常用塑料来代替钢和其它合金制造管道、齿轮和汽车外壳等。【考点1一氧化碳还原氧化铁】【典例11】（2022秋•高碑店市期末）下列4个图像中，能正确反映对应变化关系的是（）A．甲：取两份质量相等的氯酸钾，分别加热制取氧气 B．乙：用酒精灯加热一定量的高锰酸钾固体 C．丙：用一氧化碳还原一定质量的氧化铁 D．丁：电解水【典例12】（2023•赣州三模）《千里江山图》是我国传世名画之一，宋代画家王希孟创造性地将炭黑、赭石、孔雀石、蓝铜矿等矿物颜料用在不同的画层，比采用同样颜料的《蒙娜丽莎》早300年。矿物蓝铜矿朱砂赭石颜色深蓝色大红色？主要成分Cu2（OH）2CO3？Fe2O3（1）画作用水墨打底，保存千年而不变色，说明常温下碳的化学性质。（2）Cu2（OH）2CO3中所含金属离子的符号。（3）朱砂中的主要成分是硫化汞，其中硫元素和汞元素的化合价分别为﹣2价和+2价，则硫化汞的化学式为。（4）表中赭石的颜色应为。赭石也可用于冶炼金属，请写出一氧化碳还原Fe2O3的化学方程式。【典例13】（2023秋•依安县期中）炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁反应。在实验室可以利用如图装置进行实验。（1）写出玻璃管中的化学方程式。（2）一氧化碳发生了反应（填“氧化”或“还原”），具有性（填“氧化”或“还原”）。【变式11】（2022秋•鹤壁期末）如图为一氧化碳还原氧化铁实验。下列说法中错误的是（）A．开始时应先通入一氧化碳，后加热玻璃管 B．实验中玻璃管里粉末由红棕色逐渐变成黑色 C．参加反应的氧化铁和一氧化碳质量比为40：7 D．该实验中缺少尾气处理装置【变式12】（2023•振安区校级二模）在生产、生活中我们能应用到很多金属材料。（1）模拟工业炼铁的装置如图。写出一氧化碳与铁矿石反应的化学方程式。实验刚开始是应先（选填“通一会儿一氧化碳”或“先加热”）。（2）向硝酸银和硝酸铜的混合溶液中加入一定量的锌粉，操作流程如图所示。请回答：①滤渣中一定含有的物质是（填化学式，下同）。②若滤液呈蓝色，滤液中一定含有的溶质是。【变式13】（2023秋•望奎县校级月考）铁是目前使用最广泛的金属，请回答：（1）在实验室可以利用如图装置制得铁。①实验开始时，应先通入一会儿CO，目的是：，A装置硬质玻璃管内的现象是，玻璃管内所发生反应的化学方程式为。②B处试管内现象。③C处酒精灯的作用是。（2）相比于黄铁矿（主要成分FeS2），工业上选赤铁矿（主要成分Fe2O3为原料炼铁的优点是。（3）硬质玻璃管内盛放20g赤铁矿石样品，通入一氧化碳完全反应后玻璃管内剩余15.2g固体，则原赤铁矿石中氧化铁的质量分数为。【考点2铁和常见金属的冶炼方法】【典例21】（2023•杏花岭区校级一模）炼铁厂以赤铁矿、焦炭、石灰石、空气等为主要原料来炼铁，主要反应过程如图所示：请根据图示及所学知识判断下列说法错误的是（）A．工业炼铁的设备是高炉 B．焦炭的作用是提供热量和制取一氧化碳 C．生铁属于混合物 D．生成铁的主要反应是：CO+Fe2O3Fe+CO2【典例22】（2023•文圣区校级二模）材料的发现和使用经历了从石器、青铜器、铁器到铝的大规模使用等漫长的年代。请回答：（1）我国最早使用的合金是。（2）我国是最早采用湿法冶铜的国家。文献记载“胆铜法”：用铁与“胆水”（含CuSO4）反应获得铜。铁与硫酸铜溶液反应的化学方程式为。（3）炼铁时，把铁矿石、和石灰石一起加入高炉。石灰石的主要作用是。（4）验证铁铝铜金属活动性顺序时，所需药品有：铝、铜和。【变式21】（2023•蚌山区三模）金属材料的使用作为一个时代的标志，见证了人类文明发展的过程。历史上人类冶炼不同金属的大致年代如下图，下列有关说法不正确的是（）A．通过敲打将青铜制成不同形状，是利用金属的延展性 B．炼铁的原料主要有铁矿石、焦炭和石灰石 C．金属铝的利用比镁、钠晚，是因为铝的金属活动性强 D．湿法炼铜工艺就是利用铁和硫酸铜溶液反应制取铜【变式22】（2023•迎江区模拟）在明代宋应星所著的《天工开物》中，有关火法炼锌的工艺记载：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团。”（已知：炉甘石的主要成分是碳酸锌）下列说法正确的是（）A．反应前后固体的质量不变 B．在此过程中只产生一种碳的氧化物 C．“罐中炉甘石熔化成团”，团的主要成分是锌 D．“逐层用煤炭饼垫盛”是为了燃烧提供高温【变式23】（2023•呼和浩特）人类社会的文明进步与金属材料的发展密切相关。（1）商代文物黄金面罩，其制作工艺先进，薄如蝉翼，利用了黄金良好的性。（2）明代《天工开物》中记载“炒钢法”的生产工艺是现代钢铁冶炼的先者。现代高炉炼铁中一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式为，原料中焦炭的作用是提供热量和（用化学方程式回答）。（3）铝被广泛应用，原因之一是铝的抗腐蚀性能良好。铝具有良好抗腐蚀性能的原因是。【考点3金属锈蚀的条件及金属的防护】【典例31】（2023秋•城中区期中）暖宝宝中有铁粉等物质，遇氧气温度升高。小红用压强、氧气浓度和温度三种数字传感器画出暖宝宝原料遇空气的数据变化图像，如图2，下列说法中不正确的是（）A．Ⅰ为温度变化曲线 B．Ⅲ为氧气浓度变化曲线 C．Ⅰ和Ⅱ开始增大是因为铁发生氧化反应放热 D．暖宝宝原料足量时，瓶内压强可降至0【典例32】（2023秋•丹阳市校级月考）铜跟铁一样在潮湿的空气中容易生锈产生铜绿（主要成分是碱式碳酸铜：Cu2（OH）2CO3）根据反应前后不变，铜生锈是铜和空气中的氧气与和共同作用的结果。【典例33】（2023•淄博）金属与金属材料在人类文明进步和社会发展中起着至关重要的作用。回答下列问题：​（1）利用物理方法可以把黄金压成厚度只有的薄片，说明金具有良好的（填字母）。A.金属光泽B.导电性C.延展性D.导热性（2）在钢铁制品表面刷油漆可防止锈蚀，其原因是。（3）某同学设计如图所示实验方案，验证铁、铜、银三种金属的活动性强弱。能证明铁的金属活动性比铜强的实验现象是；要验证铜的金属活动性比银强，试管C中应加入（填化学式）溶液。【变式31】（2023秋•工业园区校级月考）超疏水性仿生材料对水的作用与荷叶相似，水滴在其表面不易附着。将玻璃放在蜡烛火焰上灼烧，表面会沉积一层黑色物质（如图），该方法可获得一种用于触屏的超疏水性材料。下列说法不正确的是（）A．蜡烛燃烧化学能转化为光能和热能 B．黑色物质是由石蜡蒸气冷凝而成 C．黑色物质能与氧气发生反应 D．铁质输水管的内壁若采用超疏水性材料能防锈蚀【变式32】（2023秋•肇源县月考）实验研究铁锈蚀影响因素，记录如下。下列分析不正确的是（）实验装置序号其他试剂200s时O2的含量①干燥剂21%②10滴水15%③10滴水和1.0g食盐8%A．②③中O2含量减少表明铁锈蚀消耗了氧气B．①②证明水对铁锈蚀有影响C．②③证明食盐能加快铁锈蚀 D．①②③证明炭粉对铁锈蚀有影响【变式33】（2022秋•齐河县期末）手推车是超市购物的常用工具，请按要求回答下列问题：（1）如图所标示的手推车各部件中，属于金属材料的是。（2）生铁支架在春夏之季更易生锈的原因是。（3）工业上常用赤铁矿冶炼生铁，其化学原理是（用化学方程式表示，下同）；生铁制品不能与波尔多液长期接触的原因是，基本反应类型是。【变式34】（2023秋•润州区校级月考）利用铁粉、炭粉、氯化钠进行铁的锈蚀实验，实验装置如图所示。（1）1分钟后温度计示数（选填“变大”或“变小”）。（2）8分钟后打开止水夹可观察到的现象是。【考点4金属的回收利用和金属资源的保护】【典例41】（2023•沛县校级三模）能源、环境和安全已成为人类日益关注的问题。下列说法不合理的是（）A．为降低成本，可以将工业废水直接排放到大海中 B．回收利用废金属既可以节约资源，还可以保护环境 C．在安全可靠的前提下，提高核电在电力生产中的比例 D．太阳能电池、燃料电池的研制和使用能有效消除电池造成的污染【典例42】（2023秋•阿城区月考）探索浩瀚宇宙，发展航天事业，建设航天强国，是我们不懈追求的航天梦。全年实施宇航发射任务64次，再创历史新高，中国空间站全面建成，梦圆“天宫”，首次在月球上发现新矿物“嫦娥石”，中国再添“太空印记”......过去一年，中国航天以高质量创新引领高质量发展，中国人探索太空的脚步正迈得更稳更远。（1）铝合金材料为实验舱披上坚固“铠甲”，主要利用了其（填字母）的物理性质。A．密度小、强度高B．导电性好、硬度大C．抗腐蚀性好、熔点高（2）工业上通过电解氧化铝的方法制得金属铝，同时生成一种常见的气体单质。请写出该反应的化学方程式，其中化合价降低的元素符号是。金属材料的回收利用，不仅可以节约金属资源和能源，而且还可以减少，这是一举两得的好事。（3）实验舱装载1.5吨化学燃料四氧化二氮与偏二甲肼，这些燃料提供能量，保障航天器正常运行，此过程能量的来源是能。【变式41】（2023•香坊区校级开学）下列有关金属资源的叙述不正确的是（）A．防止金属腐蚀是保护金属资源的途径之一 B．我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家之一，铜、铝、锰等储量在世界占有重要地位 C．废旧金属的回收利用，不仅可以节约金属资源和能源，而且可以减少对环境的污染D．现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的30%～50%【变式42】（2023•香洲区校级一模）如图为铁制品循环利用的示意图，根据图示回答：（1）一定发生化学变化的过程是（填序号）。（2）如果铁矿石采用的是赤铁矿，①反应的化学方程式是。（3）铁锅做炊具主要是利用了金属的；铁制品容易生锈而铝制品不易生锈的原因是；废旧的铁锅、铁管属于（填“厨余垃圾”、“可回收物”、“有害垃圾”或“其他垃圾”）。废旧金属“循环利用”的意义是。1．（2023•嘉禾县校级二模）下列实验现象描述中，错误的是（）A．硫在空气中燃烧：淡蓝色火焰 B．一氧化碳还原氧化铁：红色粉末变为银白色 C．用木炭还原氧化铜：黑色粉末变为红色 D．将二氧化碳气体通入紫色石蕊溶液：紫色溶液变红色2．（2022秋•金安区校级期末）工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁反应。某化学兴趣小组利用如图微型装置进行一氧化碳和氧化铁反应的实验。下列说法错误的是（）A．操作时，先点燃甲处酒精灯，再将注射器内的CO推入V型玻璃管内 B．实验时可观察到玻璃管中红棕色粉末逐渐变黑 C．实验过程中可观察到丙中澄清石灰水变浑浊，且液面下降 D．装置丙的作用既可以检验二氧化碳又可以收集一氧化碳3．（2023•虞城县一模）“中国高铁，世界第一”。高铁列车车体材料使用了含镍不锈钢，工业上火法炼镍的原理之一是C+2NiO2Ni+CO2↑。下列说法不正确的是（）A．含镍不锈钢的硬度大于纯铁 B．火法炼镍不会对环境造成影响 C．含镍不锈钢是一种铁合金 D．该反应利用的是碳具有还原性4．（2023秋•相城区校级月考）下列实验现象描述正确的是（）A．铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四溅，放出热量，生成四氧化三铁 B．镁条燃烧时发出耀眼的白光，同时生成黑色固体 C．磷在空气中燃烧生成白色烟雾 D．铁在潮湿的空气中生锈，生成红棕色固体5．（2022秋•海门市期末）2022年我国环境日的主题为“共建清洁美丽世界”，以下行动不符合这一主题的是（）A．双面使用纸张，节约森林资源 B．回收利用金属材料，节约金属资源 C．绿色出行，积极践行“低碳生活” D．提高产量，大量使用化肥农药6．（2023春•芦淞区期中）比亚迪集团生产的电动公交车因低碳环保而在全球推广，电动公交车制造需要大量使用金属材料。下列有关金属材料的说法正确的是（）A．金属材料中一定不含有非金属元素 B．多数合金的抗腐蚀性能比组成它们的纯金属更好 C．电动公交车所有部件都是由金属材料制造的 D．地球上的金属资源是取之不尽、用之不竭的7．（2023•安乡县二模）人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。（1）我国的青铜文化历史悠久。西汉时期的湿法炼铜工艺就是利用铁和硫酸铜溶液反应制取铜，该反应的化学方程式是。（2）“防盗玻璃”结构中嵌有极细的金属线，它能报警是利用了金属的性。（3）铜是人类最早利用的金属之一。下列铜制品中，利用了金属导热性的是（填字母）。（4）如图所示是模拟工业炼铁的化学反应装置（如图中为澄清的石灰水），回答有关问题：实验过程中澄清的石灰水中观察到的现象是，该反应的化学方程式是。（5）目前世界上年产量最多、使用最广泛的金属是（填元素符号）。8．（2023•顺德区校级三模）金属材料在人类发展的历史长河中起着非常重要的作用。（1）21世纪重要的金属材料一钛，它能广泛运用于火箭、导弹、航天等。钛与盐酸反应为：2Ti+6HCl═2X+3H2↑，则X化学式为。若把钛放入硝酸银溶液中（填“有”或“没有”）单质银析出。（2）《天工开物》中记载了采矿和冶炼金属锡的场景如图所示：①采矿（图1）：“水锡…其质黑色…愈经淘取”水中淘取锡砂（指锡矿石，主要成分为SnO2）相当于实验室的操作。②冶炼（图2）：“凡煎炼亦用洪炉，人砂数百斤，丛架木炭亦数百斤，鼓鞘（指鼓入空气）熔化。”原理是：高温下，木炭会把锡从锡砂（SnO2）中还原出来，同时生成使澄清石灰水变浑浊的气体。该反应的化学方程式为：。③锡往往与其他金属制成合金使用，其目的是（选填“增大”或“减小”）硬度。④古代，锡器常用来饮酒喝茶，很少装酸性物质，原因是。9．（2023秋•丹阳市月考）用氧气传感器测定铁粉生锈过程中氧气浓度的变化如图。（1）铁粉铺在滤纸上目的是。（2）集气瓶内的压强逐渐。（选填“变大”“变小”或“不变”）10．（2023•普兰店区模拟）我国是世界上最早使用铁器的国家。（1）写出一种常见的铁矿石的名称，它与一氧化碳反应炼铁的化学方程式为。（2）常见的铁合金有和钢，不锈钢能长期保持光亮，说明它具有的性质。（3）铁制品锈蚀会造成金属资源的浪费，防止铁栏杆锈蚀可采用的方法是